KR100713336B1

KR100713336B1 - Method for decisionalling detection order in a mobile communication system

Info

Publication number: KR100713336B1
Application number: KR1020040015560A
Authority: KR
Inventors: 김경연; 이충용; 정재학; 심세준; 남승훈
Original assignee: 삼성전자주식회사; 학교법인연세대학교
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2007-05-04
Also published as: EP1575203B1; US20050195914A1; US7526039B2; EP1575203A1; DE602005001062T2; DE602005001062D1; CN1750447B; CN1750447A; KR20050090230A

Abstract

본 발명은 적응변조기법을 지원하는 이동통신시스템에서의 신호 검출 순서 결정방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 가능한 모든 경우의 검출 순서에 대해서 유효 SINR을 구하고 비트 할당하여 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 유효 SINR의 곱이 최소인 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택함으로써, 평균 오차확률을 최소화할 수 있다. 또한 안테나 수가 증가하는 경우 가능한 모든 경우의 검출 순서를 고려하지 않고, 순방향 순서와 역방향 순서에 대해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 유효 SINR의 곱이 최소인 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택한다. 이로써 모든 경우의 검출 순서를 고려하는 경우와 비슷한 성능을 얻을 수 있었다.
The present invention relates to a signal detection order determination method in a mobile communication system supporting an adaptive modulation technique. To this end, the present invention obtains an effective SINR for every possible detection order and allocates bits to select a detection order for maximizing a channel having the minimum product of the minimum symbol distance and the effective SINR for each modulation scheme, thereby minimizing the average error probability. can do. In addition, when the number of antennas increases, a detection order of maximizing a channel having a minimum product of the minimum symbol distance and the effective SINR for each modulation scheme is selected for the forward order and the reverse order without considering the detection order in every possible case. This resulted in similar performance to the case of considering the detection order in all cases.

Adaptive modulation, Spatial Multiplexing Multiple Input Multiple Output, detection order, V-BLAST, effective SINRAdaptive modulation, Spatial Multiplexing Multiple Input Multiple Output, detection order, V-BLAST, effective SINR

Description

이동통신시스템에서의 신호 검출 순서 결정방법{METHOD FOR DECISIONALLING DETECTION ORDER IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM} Signal detection order determination method in mobile communication system {METHOD FOR DECISIONALLING DETECTION ORDER IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래 적응형 변복조 기법을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서 검출 순서를 결정하는 송/수신기의 구조를 보이고 있는 도면.1 is a diagram illustrating a structure of a transmitter / receiver for determining a detection order in a spatial multiplexed multiple input multiple output system using a conventional adaptive modulation and demodulation technique.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 적응형 변복조 기법을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서 검출 순서를 결정하는 송/수신기의 구조를 보이고 있는 도면.2 is a diagram illustrating a structure of a transmitter / receiver for determining a detection order in a spatial multiplexed multiple input multiple output system using an adaptive modulation / demodulation scheme according to an embodiment of the present invention.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검출 순서 기법을 적용할 시의 비트 오차 확률의 실험 결과를 보이고 있는 그래프.
3 and 4 are graphs showing the experimental results of the bit error probability when applying the detection order method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 이동통신시스템에서의 신호 검출 순서 결정방법에 관한 것으로, 특히 적응변조기법을 지원하는 이동통신시스템에서의 신호 검출 순서 결정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a signal detection order determination method in a mobile communication system, and more particularly, to a signal detection order determination method in a mobile communication system supporting an adaptive modulation technique.

통상적으로 무선 채널 환경은 유선 채널과 달리 다중경로 간섭, 쉐도윙(Shadowing), 전파 감쇄, 시변 잡음, 간섭 등으로 인한 낮은 신뢰도를 나타낸다. 이러한 요소는 이동 통신에서 데이터 전송 속도를 높이는데 방해가 된다. 이를 극복하기 위한 많은 기술들이 개발되어 왔다. 대표적으로 신호의 왜곡과 잡음에 의한 영향을 억제하는 에러 컨트롤 코딩 기법과 페이딩을 극복하는 안테나 다이버시티가 있다. In general, unlike a wired channel, a wireless channel environment exhibits low reliability due to multipath interference, shadowing, radio wave attenuation, time varying noise, and interference. These factors hinder the speed of data transmission in mobile communications. Many techniques have been developed to overcome this. Typical techniques include error control coding techniques that suppress the effects of signal distortion and noise, and antenna diversity that overcomes fading.

상기 안테나 다이버시티는 독립적인 페이딩 현상을 겪은 여러 개의 신호들을 수신하여, 페이딩 현상에 대처한다. 다이버시티를 얻는 방법으로는 시간, 주파수, 다중 경로, 그리고 공간 다이버시티 등이 있다. 상기 시간 다이버시티는 채널 부호화와 인터리빙을 결합하여 시간적으로 다이버시티를 얻고, 상기 주파수 다이버시티는 서로 다른 주파수로 송신된 신호들이 다른 다중 경로 신호를 겪게 되어 다이버시티를 얻도록 하는 것이다. 그리고 상기 다중 경로 다이버시티는 다중 경로 신호들에 대해 서로 다른 페이딩 정보를 이용하여 신호를 분리함으로써 다이버시티를 획득한다. 상기 공간 다이버시티는 송신기나 수신기, 또는 양쪽 모두에 여러 개의 안테나들을 사용하여 서로 독립적인 페이딩 신호에 의해 다이버시티를 얻도록 한다. 상기 공간 다이버시티 방식은 안테나 어레이를 이용한다. The antenna diversity receives a plurality of signals that have undergone independent fading and copes with the fading. Diversity methods include time, frequency, multipath, and spatial diversity. The time diversity combines channel coding and interleaving to obtain diversity in time, and the frequency diversity allows diversity of signals transmitted at different frequencies to experience different multipath signals. In addition, the multipath diversity obtains diversity by separating signals using different fading information for the multipath signals. The spatial diversity uses multiple antennas at the transmitter, the receiver, or both to achieve diversity by fading signals independent of each other. The spatial diversity scheme uses an antenna array.

하지만, 무선 채널에 사용되는 에러 컨트롤 코딩 기법과 다이버시티는 인터넷 접속과 멀티미디어 서비스와 같이 고속 데이터 서비스에 대한 요구를 수용하기 어렵다. 이를 위해서는 주파수 효율을 높여야 한다. 이러한 높은 주파수 효율을 위해 안테나 어레이를 포함하는 이동통신시스템이 연구되고 있다. However, error control coding techniques and diversity used in wireless channels are difficult to accommodate the demand for high-speed data services such as Internet access and multimedia services. This requires high frequency efficiency. Mobile communication systems including antenna arrays have been studied for such high frequency efficiency.

안테나 어레이 시스템은 송/수신기에 다중의 안테나들을 구비하는 시스템으로, 주파수 효율을 높이기 위한 공간 영역을 이용하는 시스템이다. 시간 영역과 주파수 영역은 이미 제한되어 있으므로 공간 영역을 활용하는 것이 좀 더 높은 전송 속도를 얻기에 용이하다. 상기 안테나 어레이 시스템에는 'Bell Lab'에서 제안한 'V-블라스트(V-BLAST: Vertical Bell Lab LAyered Space Time)' 또는 '공간 분할 다중화(Space Division Multiplexing) 시스템'이라고 불리는 방식이 있다. 이때, 각 안테나들은 독립적인 정보를 보냄으로 안테나 어레이 시스템은 본질적으로 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multi Input Multi Output) 시스템에 해당된다. An antenna array system is a system having multiple antennas in a transmitter / receiver. The antenna array system uses a spatial domain to increase frequency efficiency. Since the time domain and the frequency domain are already limited, utilizing the spatial domain makes it easier to obtain higher transmission rates. The antenna array system includes a method called 'V-BLAST (V-BLAST: Vertical Bell Lab LAyered Space Time)' or 'Space Division Multiplexing System' proposed by 'Bell Lab'. In this case, since each antenna sends independent information, the antenna array system is essentially a multi-input multi-output (MIMO) system.

상기 안테나 어레이 시스템이 높은 주파수 효율을 가져 용량을 확대하기 위해서는 송신 안테나들과 수신 안테나들 사이에 형성되는 채널들 간 상관 계수(Correlation Coefficient)가 작아야 한다. 상기 채널들 간 상관 계수가 작을 경우, 각각의 송신 안테나들에서 전송된 정보들은 서로 다른 채널을 겪게 되어 이동국은 송신된 정보들을 구별할 수 있다. 각 송신 안테나들에서 보내진 신호는 각기 다른 공간 특성을 가져야만 구별되고, 채널 용량의 확대를 가져온다. 또한, 상기 안테나 어레이 시스템은 서로 다른 공간 특성을 가지는 다중 경로 신호들이 많은 곳에 적합하다. 하지만 LOS(Line of Sight) 환경에서는 단일 송/수신 안테나 시스템에 비해 용량 증가가 크지 않다. 따라서 상기 안테나 어레이 시스템은 송신기와 수신기 사이에 산란 물체가 많아 다중 경로가 많이 발생하는 환경에 적합한 시스템으로서, 각 송/수신 안테나 채널들의 상관 계수가 작은, 즉 다이버시티 효과가 있는 환경에 적합한 시스템이다. In order for the antenna array system to have high frequency efficiency and increase capacity, a correlation coefficient between channels formed between the transmitting antennas and the receiving antennas must be small. If the correlation coefficient between the channels is small, the information transmitted from the respective transmit antennas will experience different channels so that the mobile station can distinguish the transmitted information. The signals sent from the respective transmit antennas must be distinguished only by having different spatial characteristics, resulting in an expansion of channel capacity. In addition, the antenna array system is suitable for a large number of multipath signals having different spatial characteristics. In a line of sight (LOS) environment, however, the capacity increase is not significant compared to a single transmit / receive antenna system. Therefore, the antenna array system is a system suitable for an environment in which there are many scattering objects between a transmitter and a receiver, and thus many paths are generated. .

안테나 어레이를 송/수신기에 사용하면 채널 용량이 많이 늘어난다. 이때, 채널 용량은 송신기에서 수신기로 전송되는 채널 정보들을 송/수신기가 획득하는지의 여부에 의해 결정된다. 상기 송/수신기 모두 채널 정보를 알면 채널 용량 증가가 가장 크고, 채널 정보를 상기 송/수신기가 모르는 경우가 가장 작다. 그리고 상기 수신기만 채널 정보를 알 때 증가되는 채널 용량은 앞의 두 경우 사이에 존재한다. 상기 송신기가 채널 정보를 알기 위해서는 상기 송신기가 채널 상태를 예측하거나 상기 수신기가 상기 송신기로 채널 상태를 알 수 있도록 정보를 귀환해 줘야 한다.
상기 안테나 어레이 시스템에서 필요한 채널 정보는 각 송신 안테나들에서 각 수신 안테나들 사이의 채널 반응이며, 상기 채널 정보는 송/수신 안테나 수에 비례하여 증가하게 된다. 다중의 송/수신 안테나들을 포함하는 상기 안테나 어레이 시스템은 송/수신기에서의 사용이 가능한 안테나 수에 비례하여 채널 용량이 증가하게 된다. 상기 안테나 어레이 시스템은 송/수신 안테나 수에 비례하여 채널 용량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 채널 정보를 귀환해줘야 하는 경우에는 안테나 수의 증가에 따른 귀환 정보량이 증가하는 단점을 동시에 지닌다. 이런 단점을 해결하기 위해서 귀환 정보를 줄이면서 채널 용량을 늘리는 방법이 필요하다. The use of antenna arrays for transmitters and receivers greatly increases channel capacity. In this case, the channel capacity is determined by whether the transmitter / receiver acquires channel information transmitted from the transmitter to the receiver. If both the transmitter and the receiver know the channel information, the channel capacity increase is greatest and the channel information is not known to the receiver. And when the receiver only knows the channel information, the increased channel capacity exists between the two previous cases. In order for the transmitter to know the channel information, the transmitter must predict the channel state or return the information so that the receiver can know the channel state to the transmitter.
The channel information required in the antenna array system is a channel response between each of the receiving antennas in each of the transmitting antennas, and the channel information increases in proportion to the number of transmit / receive antennas. The antenna array system including multiple transmit / receive antennas has an increased channel capacity in proportion to the number of available antennas in the transmitter / receiver. The antenna array system has an advantage of increasing channel capacity in proportion to the number of transmit / receive antennas. However, when the channel information needs to be returned, the amount of feedback information increases with an increase in the number of antennas. In order to solve this disadvantage, a method of increasing channel capacity while reducing feedback information is required.

앞에서도 살펴본 바와 같이 종래 공간 다중화 다중 입력 다중 출력(SM-MIMO; Spatial Multiplexing Multiple Input Multiple Output) 시스템에서의 수신 방법으로써 V-BLAST(Vertical Bell Lab LAyered Space Time architecture)을 사용하여 간섭신호를 제거하는 기법이 있다. 상기 V-BLAST 기법은 각 안테나들이 동일 전력 동 일 변조방식을 갖는 시스템에서 SIC(Successive Interference Cancellation)를 이용하여 큰 신호 대 간섭 펄스 잡음비(SINR; Signal to Interference plus Noise Ratio)을 가지는 채널을 우선적으로 검출하여 제거함으로써 성능을 높이고자 하는 간섭 제거 기법이다. 이러한 기법을 "순방향 순서 검출(forward ordering detection) 기법"이라 한다. 상기 "순방향 순서 검출(forward ordering detection) 기법"에 대해서는 하기의 제1참조문헌에서 상세히 기술하고 있다.As described above, as a reception method in a conventional Spatial Multiplexing Multiple Input Multiple Output (SM-MIMO) system, the interference signal is eliminated using a vertical bell lab layered space time architecture (V-BLAST). There is a technique. The V-BLAST technique preferentially selects a channel having a large signal-to-interference plus noise ratio (SINR) using successive interference cancellation (SIC) in a system in which each antenna has the same power modulation scheme. It is an interference cancellation technique to improve performance by detecting and removing. This technique is called a "forward ordering detection technique." The "forward ordering detection technique" is described in detail in the following first reference.

1) P.W. Wolniansky, G.J. Foschini, G.D.Golden and R.A.Valenzuela, "V-BLAST: an architecture for achieving very high data rates over the rich-scattering wireless channel", Proc. Int.Symp.Signals, Systems,Electronics, pp.295-300,Oct.1998.1) PW Wolniansky, GJ Foschini, GDGolden and RAValenzuela, "V-BLAST: an architecture for achieving very high data rates over the rich-scattering wireless channel", Proc. Int.Symp.Signals, Systems, Electronics , pp. 295-300, Oct. 1998.

최근 데이터 전송률을 증가시켜 채널 용량을 증대 시키기 위해 적응 변조 기법(AM; Adaptive Modulation) 기법을 적용한 SM-MIMO 시스템에 관해 연구되고 있다. 이러한 시스템에서는 기존의 "순방향 순서 검출(forward ordering detection) 기법"은 오차확률 측면에서 효과적이지 않다. 왜냐하면 큰 SINR을 가지는 채널에는 고차의 변조방식이 사용되므로 큰 SINR을 가지는 채널이 오히려 더 큰 오차확률을 보일 수 있기 때문이다. 최적 비트 할당(optimal bit allocation)과 전력 할당(power allocation)을 하는 경우에 대하여 작은 SINR을 가지는 채널을 먼저 검출하여 제거함으로써 전체 SINR을 증대 시키는 방향으로 검출 순서를 선택하도록 한다. 이를 "역방향 순서 검출(reverse ordering detection) 기법"이라 한다. 상기 "역방향 순서 검출(reverse ordering detection) 기법"은 하기의 제2 및 제3참조문헌에서 상세히 기술하고 있다.Recently, the SM-MIMO system using the Adaptive Modulation (AM) technique has been studied to increase the channel capacity by increasing the data rate. In such a system, the existing "forward ordering detection technique" is not effective in terms of error probability. This is because a higher-order modulation scheme is used for a channel having a large SINR, and therefore, a channel having a large SINR may show a greater error probability. For the case of optimal bit allocation and power allocation, the detection order is selected to increase the overall SINR by first detecting and removing a channel having a small SINR. This is called a "reverse ordering detection technique". The "reverse ordering detection technique" is described in detail in the following second and third references.

2) Ka-Wai Ng, Roger S. Cheng, and Ross D. Murch, "Iterative Bit & Power Allocation for V-BLAST based OFDM MIMO System in Frequency Selective Fading Channel", Proc. IEEE WCNC., vol. 1 pp.271-275, Mar. 2002.2) Ka-Wai Ng, Roger S. Cheng, and Ross D. Murch, "Iterative Bit & Power Allocation for V-BLAST based OFDM MIMO System in Frequency Selective Fading Channel", Proc. IEEE WCNC. , vol. 1 pp. 271-275, Mar. 2002.

3) Young-Doo Kim, Inhyoung Kim, Jihoon Choi, Jae-Young Ahn, and Yong H.Lee, "Adaptive Modulation for MIMO Systems with V-BLAST Detection" IEEE VTC spring, , Vol 2, pp1074-1078, April 2003.3) Young-Doo Kim, Inhyoung Kim, Jihoon Choi, Jae-Young Ahn, and Yong H.Lee, "Adaptive Modulation for MIMO Systems with V-BLAST Detection" IEEE VTC spring ,, Vol 2, pp1074-1078, April 2003.

먼저 상기 제1참조문헌에서 게시하고 있는 "순방향 순서 검출(forward ordering detection) 기법"에 대해 살펴보도록 한다.First, the "forward ordering detection technique" published in the first reference will be described.

상기 "순방향 순서 검출(forward ordering detection) 기법"은 각 단계에서 최대의 SINR을 가지는 부채널을 먼저 선택하는 방식으로 각 부채널이 동일 전력 동일 변조 방식을 갖는 경우에는 적합하다. 하지만, 적응 변조 방식을 갖는 시스템에서는 오차 확률 측면에서 적합하지 못하다. 왜냐하면 적응 변조 기법을 사용하면 SINR이 큰 채널에 더 높은 변조기법을 적용해야 하는데, 고차의 변조 기법일수록 최소 심볼 거리가 짧아 동일 SINR에서 더 큰 오차율을 보이므로, SINR이 크다고 해서 더 작은 오차 확률을 보장할 수는 없기 때문이다.The " forward ordering detection technique " is a method of first selecting a subchannel having the maximum SINR at each step, and is suitable when each subchannel has the same power equal modulation scheme. However, in the system with the adaptive modulation scheme, it is not suitable in terms of error probability. Because the adaptive modulation technique requires higher modulation schemes for channels with large SINRs, higher order modulation schemes have shorter minimum symbol distances, resulting in larger error rates at the same SINR. It can't be guaranteed.

다음으로 상기 제2 및 제3참조문헌에서 게시하고 있는 "역방향 순서 검출(reverse ordering detection) 기법"에 대해 살펴보도록 한다.Next, the "reverse ordering detection technique" published in the second and third references will be described.

상기 "역방향 순서 검출(reverse ordering detection) 기법"은 각 부채널이 적응 전력과 적응변조방식을 갖는 시스템에서 제안된 방식이다. 상기 제2참조문헌에서는 오차 확률에서 제한이 있고 전체 할당 비트가 정해져 있는 상황에서 전체 송신 전력을 최소화하는 방향으로 비트와 전력을 할당한다. 이때, 모든 검출 순서에 대해서 비트와 전력을 할당했을 때 송신 전력이 최소가 되는 검출 순서를 선택하게 된다. 상기 제3참조문헌에서는 모든 가능한 경우의 검출 순서에 대하여 총 유효 SINR(total effective SINR)을 최대화 하는 기법과 좀더 간단하게 이와 비슷한 성능을 얻는 역방향 순서(reverse ordering)가 제안되었다. 하지만 상기 제3참조문헌에서 제안하고 있는 기법은 불연속 최적 비트 로딩(discrete optimal bit loading)으로 알려져 있는 "Campello's algorithm"을 쓰는 경우에만 성능 향상을 볼 수 있다. 상기 Campello's algorithm은 한 비트를 더 주는 경우 필요한 전력이 가장 작은 쪽으로 전력을 할당하고 비트를 증가시킨다. 따라서 모든 경우의 변조기법을 사용할 수 있고 할당된 전력의 피드백이 잘 이루어지는 시스템에서는 총 유효 SINR(total effective SINR)이 큰 것이 가장 작은 평균 오차 확률을 나타내게 된다. 그러나 실제 시스템에서는 변조기법의 종류와 피드백 정보량에 한계가 있다. 또한 변조기법 보다는 전력에 대한 피드백 정보량이 더 많으므로 전력은 일정하게 두고 레이트만을 조절하는 기법이 더 실제적인 방법이라고 볼 수 있다. 그러나 이 경우에는 각 송신 안테나들이 동일 전력 동일 변조방식을 갖는 시스템에 적합했던 "순방향 순서(forward ordering)"와 최적 비트 로딩(optimal bit loading)을 하는 경우에 적합했던 "역방향 순서(reverse ordering)"에 대해 오차 측면에서는 비슷한 성능을 보이게 된다. 이는 상기 제1참조문헌과 상기 제3참조문헌에서 게시하고 있는 종래 기술들이 유효 SINR에 근거하여 검출 순서를 결정하는데, 실제 오차확률은 유효 SINR만으로 결정지을 수 없기 때문이다.The "reverse ordering detection technique" is a scheme proposed in a system in which each subchannel has an adaptive power and an adaptive modulation scheme. In the second reference, the bit and the power are allocated in the direction of minimizing the total transmission power in a situation where the error probability is limited and the total allocation bit is determined. At this time, when the bit and the power are allocated to all the detection orders, the detection order of the minimum transmission power is selected. In the third reference, a technique for maximizing the total effective SINR for all possible cases of detection and a simpler order of reverse ordering to achieve similar performance are proposed. However, the technique proposed in the third reference can only improve performance when using the "Campello's algorithm" known as discrete optimal bit loading. The Campello's algorithm allocates power to the least required power and increases the bit when giving one more bit. Therefore, in a system in which the modulation technique in all cases can be used and the feedback of the allocated power is good, the large total effective SINR indicates the smallest average error probability. However, in real systems, there are limits to the type of modulation technique and the amount of feedback information. In addition, since the feedback information on the power is larger than the modulation method, the technique of adjusting the rate with the power constant is more practical. In this case, however, "reverse ordering", which was suitable for "forward ordering" and optimal bit loading, where each transmit antenna was suitable for a system with equal power equal modulation. In terms of error, the performance is similar. This is because the prior art published in the first reference and the third reference determines the detection order based on the effective SINR, since the actual error probability cannot be determined only by the effective SINR.

전술한 순방향 및 역방향 순서 검출 기법들은 SIC를 하는 경우, 유효 SINR만을 고려하므로 변조방식에 따른 최소 심볼 거리와 수신 SINR에 의해 결정되는 평균 오차확률을 최소화하는 측면에서 효율적이지 못하다. The above-described forward and reverse order detection techniques consider only effective SINR when performing SIC, and thus are not efficient in terms of minimizing the minimum symbol distance according to the modulation scheme and the average error probability determined by the received SINR.

도 1에서는 상기 순방향 순서(forward ordering) 기법과 역방향 순서(reverse ordering) 기법에 대한 SM-MIMO 시스템의 구조를 보이고 있다. FIG. 1 shows the structure of an SM-MIMO system for the forward ordering technique and the reverse ordering technique.

상기 도 1을 참조하면, 종래 AM 기법을 적용한 SM-MIMO 시스템에서는 V-BLAST 기법을 이용해서 신호를 서브-스트림 별로 검출한다. 이때, 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부는 채널의 신호대 간섭비(SIR; Signal to Interference Ratio)에 따라서 순방향 순서나 역방향 순서를 이용한다. 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부에서 최적의 검출 순서를 결정하기 위해 상기 순방향 순서를 이용하는 기법과 상기 역방향 순서를 이용하는 기법은 상기 도 1 내에서 수학식으로 보여지고 있다. 상기 순방향 순서를 이용하는 기법은 동일 전력(EP ; Equal Power)과 동일 변조방식(ER ; Equal Rate)을 이용하는 경우를 가정하고 있다. 상기 역방향 순서를 이용하는 기법은 전력 할당(PA ; Power Allocation)과 가변 변조방식(AR ; Adaptive Rate)을 이용하는 경우를 가정하고 있다. 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부는 상기 순방향 순서 또는 역방향 순서를 이용하는 기법에 의해 결정된 최적의 검출 순서를 V-BLAST부로 전달함으로써, 상기 검출 순서에 의해 복수의 안테나들을 통해 신호를 수신하게 된다.Referring to FIG. 1, in the SM-MIMO system using the conventional AM technique, a signal is detected for each sub-stream using the V-BLAST technique. In this case, the effective SIR and the bit loading calculation unit use the forward order or the reverse order according to the signal to interference ratio (SIR) of the channel. The technique of using the forward order and the technique of using the reverse order to determine the optimal detection order in the effective SIR and bit loading calculation unit is shown in Equation 1 in FIG. The technique using the forward order assumes the same power (EP) and the same modulation scheme (ER). The reverse ordering scheme assumes a case of using power allocation (PA) and variable modulation (AR). The effective SIR and bit loading calculation unit transmits the optimal detection order determined by the technique using the forward order or reverse order to the V-BLAST unit, thereby receiving a signal through a plurality of antennas according to the detection order.

앞서 살펴본 바를 요약하면, 종래 SM-MIMO 시스템에 V-BLAST 기법을 적용할 시 동일 전력(Equal Power)과 동일 변조방식(Equal Rate)을 사용하는 경우에는 구조가 간단하고 피드 백 정보량이 적다. 종래 SM-MIMO 시스템에 V-BLAST 기법을 적용할 시 전력 할당(Power Allocation)과 적응 변조방식(Adaptive Rate)을 사용하는 경우에는 이론적인 능력(capacity)에 근접할 수는 있으나 피드백 정보량이 많으며 구조가 복잡하다.In summary, when the V-BLAST technique is applied to the conventional SM-MIMO system, when the same power and the same modulation scheme are used, the structure is simple and the amount of feedback information is small. When applying the V-BLAST technique to the conventional SM-MIMO system, the power allocation and adaptive rate may be close to theoretical capacity, but there is a lot of feedback information and structure. Is complicated.

따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 적은 피드백 정보로써 효율적으로 간섭 성분을 제거하는 검출 순서 결정방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to provide a detection order determination method for efficiently removing interference components with less feedback information.

본 발명의 다른 목적은 실제 오차 확률에 고려되는 파라미터인 변조 기법에 따른 최소 심볼 거리와 SINR을 함께 사용함으로써 비트 로딩 알고리즘에 관계없이 오차확률을 최소화하는 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of minimizing an error probability regardless of a bit loading algorithm by using a SINR and a minimum symbol distance according to a modulation technique, which is a parameter considered in actual error probability.

본 발명의 또 다른 목적은 적응 변조방식을 갖는 SM-MIMO 시스템에서의 효율적인 검출 순서를 결정하기 위해 변조방식에 따른 최소 심볼 거리와 수신 SINR을 동시에 고려한 검출 순서 결정방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method of determining a detection order considering a minimum symbol distance and a received SINR according to a modulation method in order to determine an effective detection order in an SM-MIMO system having an adaptive modulation method.

본 발명의 또 다른 목적은 평균 오차확률측면에서 기존 기법에 비해 개선된 검출 순서 결정 기법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an improved detection order determination technique in comparison with the conventional techniques in terms of average error probability.

본 발명의 또 다른 목적은 V-BLAST 기법을 사용하는 SM-MIMO 시스템에서 동 일 전력(Equal Power)과 적응 변조방식(Adaptive Rate)을 사용하여 적은 피드백 정보량으로 전력 할당과 적응 변조방식을 사용하는 경우에 근접한 성능을 갖도록 하는 검출 순서 결정방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to use power allocation and adaptive modulation with a small amount of feedback information using equal power and adaptive modulation in an SM-MIMO system using the V-BLAST technique. It is an object of the present invention to provide a method for determining a detection order to have close performance in a case.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명은 복수의 안테나들 별로 동일한 전력과 적응적 변조방식을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서, 오차 확률이 최소화가 되도록 하는 검출 순서 결정방법에 있어서, 모든 가능한 검출 순서들 각각에 대해 채널 별 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비들을 구하는 과정과, 상기 검출 순서들 중 비트 할당을 통해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 상기 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비의 곱이 최소가 되는 채널이 최대가 되도록 하는 검출 순서를 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of determining the detection order to minimize the probability of error in a spatial multiplexed multiple input multiple output system using the same power and adaptive modulation scheme for each of a plurality of antennas Obtaining the effective signal-to-interference pulse noise ratios per channel for each of the possible detection sequences, and multiplying the minimum symbol distance for each modulation scheme and the effective signal-to-interference pulse noise ratio by bit allocation among the detection sequences. And selecting a detection order in which the minimum channel is maximized.

바람직하기로는 안테나의 수가 증가하면, 상기 검출 순서들 중 순방향 순서와 역방향 순서에 대해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 상기 유효 신호대 간섭 잡음비의 곱이 최소가 되는 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수의 안테나들 별로 동일한 전력과 적응적 변조방식을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서, 모든 가능한 검출 순서들을 순차적으로 입력하고, 상기 입력된 검출 순서에 의해 각 송신 안테나별로의 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비들을 구하고, 상기 검출 순서들 중 비트 할당을 통해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 상기 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비의 곱이 최소가 되는 채널이 최대가 되도록 하는 검출 순서를 선택하는 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부와, 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부에 의해 선택된 검출 순서에 의해 복수의 수신 안테나들을 통해 신호를 수신하는 V-BLAST부를 포함하여 오차 확률이 최소가 되도록 신호를 수신하는 장치를 제안한다..
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수의 안테나별로 동일한 전력과 변조방식을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서, 모든 가능한 검출 순서들 각각에 대해 각 송신 안테나별로의 기준 값을 계산하는 과정과, 상기 각 검출 순서들에 대해 송신 안테나별로 계산된 기준 값들 중 가장 작은 값을 선택하는 과정과, 상기 각 검출 순서들에 대응하여 선택된 기준 값들 중 가장 큰 기준 값을 선택하는 과정과, 상기 선택된 기준 값이 획득된 검출 순서를 최종 검출 순서로 결정하는 과정에 의해 오차 확률이 최소가 되도록 하는 검출 순서 결정방법을 제안한다.
상기한 바를 위한 본 발명은 복수의 안테나들 별로 동일한 전력과 적응적 변조방식을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서, 모든 가능한 검출 순서들 각각에 대해 각 송신 안테나들 별로의 기준 값을 계산하고, 상기 각 검출 순서들에 대해 송신 안테나별로 계산된 기준 값들 중 가장 작은 기준 값을 선택한 후 상기 각 검출 순서들에 대응하여 선택된 기준 값들 중 가장 큰 기준 값을 획득하게 된 검출 순서를 최종 검출 순서로 결정하는 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부와, 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부에 의해 결정된 검출 순서에 의해 복수의 수신 안테나들을 통해 신호를 수신하는 V-BLAST 부를 포함하여 오차 확률이 최소가 되도록 신호를 수신하는 장치를 제안한다.Preferably, when the number of antennas increases, a detection order of maximizing a channel in which a minimum symbol distance for each modulation scheme and a product of the effective signal-to-interference noise ratio is minimized is selected for the forward order and the reverse order among the detection orders. It features.
The present invention for achieving the above object in the spatial multiplex multiplex multiple input multiple output system using the same power and adaptive modulation scheme for each of a plurality of antennas, sequentially input all possible detection order, and to the input detection order The effective signal-to-interference pulse noise ratios for each transmitting antenna are obtained, and a channel in which the product of the minimum symbol distance for each modulation scheme and the effective signal-to-interference pulse noise ratio is minimized through bit allocation among the detection sequences is obtained. The error probability includes an effective SIR and bit loading calculation unit for selecting a detection order to be obtained, and a V-BLAST unit for receiving signals through a plurality of receiving antennas by the detection order selected by the effective SIR and bit loading calculation unit. We propose an apparatus for receiving a signal to be minimum.
In order to achieve the above object, the present invention provides a process of calculating a reference value for each transmit antenna for each of all possible detection sequences in a spatial multiplexed multiple input multiple output system using the same power and modulation scheme for each of a plurality of antennas. And selecting the smallest value among the reference values calculated for each transmission antenna for each of the detection orders, selecting the largest reference value among the reference values selected corresponding to the detection orders, and A detection order determination method is proposed so that an error probability is minimized by determining a detection order in which a reference value is obtained as a final detection order.
The present invention for the above is to calculate a reference value for each transmit antenna for each possible detection order in a spatial multiplexed multiple input multiple output system using the same power and adaptive modulation scheme for a plurality of antennas After selecting the smallest reference value among the reference values calculated for each transmission antenna for each detection order, the detection order that obtains the largest reference value among the selected reference values corresponding to each detection order is the final detection order. A valid SIR and bit loading calculation unit for determining and a V-BLAST unit for receiving a signal through a plurality of receiving antennas according to a detection order determined by the effective SIR and bit loading calculation unit. Suggest a receiving device.

후술 될 본 발명에서는 평균 오차확률에 영향을 가장 많이 주는 채널은 오차 확률이 가장 큰 채널이므로, 오차 확률이 가장 큰 채널의 오차율을 가장 작게 하는 검출 순서(detection order)를 선정하는 실시 예에 대해 구체적으로 설명할 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 최적의 검출 순서를 결정함에 있어, 수신 SINR 뿐만 아니라 변조방식에 따른 최소 심볼 거리를 감안하도록 한다. 즉 수신 SINR과 변조방식에 따른 최소 심볼 거리에 의해 최소의 평균 오차 확률을 가지는 검출 순서를 선택하도록 한다. 이를 위해서 검출 순서별로 각 송신 안테나(또는 채널)들의 유효 SIR(effective SIR)과 변조방식을 결정한다. 그리고 상기 송신 안테나(또는 채널) 별로 결정된 변조방식에 따른 최소 심볼 거리와 유효 SINR의 곱들을 구하고, 상기 곱에 의한 값들 중 최소 값을 가지는 송신 안테나(또는 채널)들이 가장 많이 존재하는 검출 순서를 선택하도록 한다. 이를 최적의 검출 순서라 한다. 이렇게 선택된 최적의 검출 순서에 의해 신호를 수신하게 되면, 평균 오차 확률을 최소화할 수 있게 된다. 한편 본 발명에서 제안할 최적의 검출 순서를 결정하는 방법은 동일한 전력과 가변 변조방식이 사용되는 시스템에 적용함으로써, 적은 피드-백 정보로 전력 할당 및 가변 변조방식을 사용하는 경우에 근접한 성능을 얻을 수 있도록 한다.In the present invention to be described later, since the channel having the most influence on the average error probability is the channel having the largest error probability, the embodiment of selecting a detection order that minimizes the error rate of the channel having the largest error probability is specific. Will be explained. To this end, in the present invention, in determining the optimal detection order, the minimum symbol distance according to the modulation scheme as well as the received SINR is considered. That is, the detection order having the minimum mean error probability is selected based on the received SINR and the minimum symbol distance according to the modulation scheme. To this end, effective SIRs and modulation schemes of transmission antennas (or channels) are determined for each detection order. And obtaining the products of the minimum symbol distance and the effective SINR according to the modulation scheme determined for each transmission antenna (or channel), and selecting the detection order in which the transmission antennas (or channels) having the smallest value among the values by the product are most present. Do it. This is called the optimum detection order. When the signal is received according to the selected optimal detection order, the average error probability can be minimized. On the other hand, the method of determining the optimal detection order proposed in the present invention is applied to a system using the same power and variable modulation scheme, thereby obtaining a close performance when the power allocation and the variable modulation scheme are used with less feed-back information. To be able.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다. 또한 후술 될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서는 최적의 검출 순서를 결정하기 위한 일반화된 수학식을 도출하기 위한 방안과, 상기 일반화된 수학식에 의해 최적의 검출 순서를 결정하기 위한 구성에 대해 자세히 살펴보도록 한다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION In the following detailed description, one exemplary embodiment of the present invention will be presented to accomplish the above technical problem. And other embodiments that can be presented with the present invention are replaced by the description in the configuration of the present invention. In addition, in the detailed description according to an embodiment of the present invention, a method for deriving a generalized equation for determining an optimal detection order and a configuration for determining an optimum detection order based on the generalized equation Let's take a closer look.

A. 최적의 검출 순서를 결정하기 위한 방안A. Measures to determine the optimal detection order

이하 변조방식에 따른 최소 심볼 거리와 유효 SINR의 곱에 의해 대변되는 평균 오차 확률을 최소화하기 위한 일반화된 수학식을 도출하기 위한 방안에 대해 살펴보도록 한다.Hereinafter, a scheme for deriving a generalized equation for minimizing the average error probability represented by the product of the minimum symbol distance and the effective SINR according to the modulation scheme will be described.

통상적으로 평균 비트 오차확률(

)은 1dB이내의 오차범위 내에서 지수함수로의 수렴이 가능하다. 이는 하기 <수학식 1>과 같이 표현된다.Average bit error probability

) Can be converged to an exponential function within an error range within 1 dB. This is expressed by Equation 1 below.

여기서 C는 상수, k는 송신 안테나의 인덱스이고, M은 변조방식(modulation order)을 나타낸다. g_M은 변조기법에 따라 주어지는 최소 심볼 거리에 해당하는 상수이며,

는 유효 SINR을 나타낸다. 상기 <수학식 1>을 통해 알 수 있듯이 평균 비트 오차 확률은 변조기법에 따라 주어지는 최소 심볼 거리와 유효 SINR의 곱에 비례함을 확인할 수 있다.Where C is a constant, k is an index of a transmission antenna, and M is a modulation order. g _M is a constant corresponding to the minimum symbol distance given by the modulation technique,

Represents the effective SINR. As can be seen from Equation 1, the average bit error probability is proportional to the product of the minimum symbol distance and the effective SINR given by the modulation technique.

상기 g_M은 변조기법이 Mary PSK인 경우와 square Mary QAM인 경우 하기 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다. G _M may be expressed as Equation 2 below when the modulation scheme is Mary PSK and square Mary QAM.

이때 상기 <수학식 2>에 있어서, Mary PSK의 변조기법이 적용되는 경우에는 상기 M이 "2"의 값을 가질 수 있다. 한편 변조기법으로써 square Mary QAM이 적용되는 경우에는 상기 M이 "16"의 값을 가질 수 있다.In Equation 2, when the modulation scheme of Mary PSK is applied, M may have a value of "2". Meanwhile, when square Mary QAM is applied as a modulation method, M may have a value of "16".

상기 <수학식 1>에서의 SINR_k는 각 채널 당 송신 파워와 잡음에 의한 SNR인 ρ/r과, 채널에 의한 SIR인 γ_k의 곱으로 볼 수 있다. 이는 하기 <수학식 3>으로써 표현된다.The SINR _k in Equation 1 can be viewed as the product of the transmission power per channel, SNR due to noise, ρ / r, and SIR by the channel, γ _k . This is expressed by Equation 3 below.

여기서, ρ는 P_T/σ²로써 전체 SNR을 의미하며, r은 제로 비트가 할당되지 않은 채널의 수를 의미한다. 상기 <수학식 3>을 참조할 때, 각 채널마다 동일 전력을 가지는 경우 각 채널의 SNR은 전체 SNR을 제로 비트(zero bit)가 할당되지 않는 채널의 수로 나눈 ρ/r을 가지게 된다. 상기 <수학식 3>에 의해 γ_k를 구하기 위해 SIC를 수행하는 경우, 채널 Η는 SIC를 고려하여 이미 검출된 신호에 대한 채널을 제거하고 생각한다. 예를 들어 각각 2개의 송수신 안테나를 사용하는 경우에 채널 행렬 Η을 하기 <수학식 4>와 같은 두개의 열벡터들

로 표현하면, 제로 탈취(Zero Forcing) 수신기에 있어 각 송신 안테나별 유효 SIR γ_k은 하기 <수학식 5>와 같이 나타난다.Here, p denotes the total SNR as P _T / σ ² , and r denotes the number of channels to which zero bits are not allocated. Referring to Equation 3, when each channel has the same power, the SNR of each channel has ρ / r obtained by dividing the total SNR by the number of channels to which zero bits are not allocated. When SIC is performed to obtain γ _k by Equation 3, the channel ƒ is considered to remove a channel for a signal already detected in consideration of the SIC. For example, in the case of using two transmit / receive antennas, two column vectors as shown in Equation 4

In this case, in the zero forcing receiver, the effective SIR γ _k for each transmitting antenna is expressed by Equation 5 below.

예컨대, 두 개의 송신 안테나들 중 첫 번째 송신 안테나로부터 송신된 신호에 대응한 유효 SIR이 선택되었다면, 나머지 송신 안테나로부터 송신된 신호의 채널 행렬과 유효 SIR은 하기 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.For example, if a valid SIR corresponding to a signal transmitted from the first transmit antenna is selected among the two transmit antennas, the channel matrix and the effective SIR of the signal transmitted from the remaining transmit antennas may be expressed by Equation 6 below. .

전술한 예에서는 첫 번째 송신 안테나로부터의 신호에 대한 유효 SIR을 먼저 측정한 후 두 번째 송신 안테나로부터의 신호에 대한 유효 SIR를 측정하는 검출 순서를 가정하고 있다. 그 반대의 검출 순서에 의해 상기 두 번째 송신 안테나로부터의 신호에 대한 유효 SIR을 측정한 후 첫 번째 송신 안테나로부터의 신호에 대한 유효 SIR을 측정할 수도 있을 것이다.The above example assumes a detection sequence in which the effective SIR for the signal from the first transmit antenna is first measured and then the effective SIR for the signal from the second transmit antenna is measured. The reverse order of detection may measure the effective SIR for the signal from the second transmit antenna and then the effective SIR for the signal from the first transmit antenna.

이와 같이 검출 순서가 달라짐에 따라 각 채널 별 유효 SINR이 다르게 나타나므로, 각 채널로 전송되는 변조 방식도 검출 순서가 어떻게 결정되는가에 따라 다르게 나타난다. 따라서 본 발명에서는 실제적인 오차확률을 줄이기 위하여 모든 가능한 경우의 검출 순서들에 대하여 유효 SINR을 구하고, 그때 각 채널별로 할당 되는 비트 수를 찾는다. 이때 평균 오차확률은 하기 <수학식 7>과 같이 나타난다.As the detection order is changed as described above, the effective SINR for each channel is different. Therefore, the modulation scheme transmitted to each channel is different depending on how the detection order is determined. Therefore, in the present invention, in order to reduce the actual error probability, the effective SINR is obtained for all possible detection sequences, and then the number of bits allocated to each channel is found. At this time, the average error probability is represented by Equation 7 below.

여기서, i는 검출 순서의 인덱스이고, 송신 안테나 수가 M_T일 때, M_T!개만큼이 존재한다. Here, i is an index of the detection order, and when there are M _T transmit antennas, there are as many as M _T !

상기 <수학식 7>에 있어, 평균 오차 확률을 최소화하는 것은

을 최대화하는 것으로 볼 수 있다. 전체 SNR ρ는 검출 순서에 따라 변하는 값이 아니므로, 상기 전체 SNR ρ는 최종적으로 하기 <수학식 8>과 같이 표현 할 수 있다. In Equation 7, minimizing the mean error probability

Can be viewed as maximizing. Since the total SNR p is not a value that varies according to the detection order, the total SNR p can be finally expressed as in Equation 8 below.

상기 <수학식 8>은 평균 오차확률을 최소화하기 위한 검출 순서를 결정하는 일반화된 수학식이라 할 것이다. 전술한 바와 같이 본 발명은 가능한 모든 경우의 검출 순서들에 대해서 유효 SINR들을 구하고 비트 할당을 함으로써, 각 변조방식 별 최소 심볼 거리인

와 유효 SINR인 SINR_iK의 곱이 최소인 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택한다. 이와 같이 검출 순서를 선택함으로써 평균 오차확률을 최소화할 수 있다. 또한 안테나 수가 증가하는 경우 가능한 모든 경우의 검출 순서들을 고려하지 않고, 순방향 순서와 역방향 순서에 대해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리인

와 유효 SINR인 SINR_iK의 곱이 최소인 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택한다. 이로써 모든 경우의 검출 순서를 고려하는 경우와 비슷한 성능을 얻을 수 있었다.
Equation (8) will be referred to as a generalized equation for determining the detection order to minimize the average error probability. As described above, the present invention obtains the effective SINRs for all possible detection sequences and allocates bits, thereby providing a minimum symbol distance for each modulation scheme.

Select the detection order of _maximizing the channel with the least product of SINR _iK , which is the effective SINR. By selecting the detection order in this way, the average error probability can be minimized. In addition, when the number of antennas increases, the minimum symbol distance of each modulation scheme for the forward order and the reverse order is considered without considering all possible detection orders.

Select the detection order of _maximizing the channel with the least product of SINR _iK , which is the effective SINR. This resulted in similar performance to the case of considering the detection order in all cases.

B. 최적의 검출 순서를 결정하기 위한 장치B. Apparatus for Determining the Optimal Detection Order

후술 될 본 발명의 실시 예에 따른 최적의 검출 순서를 결정하기 위한 장치에서는 사용 가능한 모든 검출 순서들을 순차적으로 입력하고, 각 검출 순서 별로 송신 안테나들에 대한 변조방식과 유효 SIR을 측정한다. 그 후 앞에서 살펴본 일반화된 수학식인 <수학식 7>에 의해 최적의 검출 순서를 결정한다. 그 후 상기 결정된 최적의 검출 순서를 V-BLAST로 전달함으로써, 최소화된 평균 오차확률을 가지도록 송신 안테나들로부터의 신호들을 수신하게 된다.The apparatus for determining an optimal detection order according to an embodiment of the present invention to be described below sequentially inputs all available detection orders, and measures modulation schemes and effective SIRs of the transmission antennas for each detection order. After that, the optimal detection order is determined by the generalized equation (7). The determined optimal detection order is then passed to V-BLAST to receive signals from the transmitting antennas with a minimized average error probability.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 최소 평균 에러 확률을 얻기 위한 다중 안테나 수신기의 구조를 보이고 있는 도면이다.2 is a diagram illustrating a structure of a multi-antenna receiver for obtaining a minimum average error probability according to an embodiment of the present invention.

상기 도 2를 참조하면, 복수의 안테나들을 통해 수신되는 신호들은 V-BLAST부로 입력된다. 상기 V-BLAST부는 최적의 검출 순서에 의해 V-BLAST 기법을 이용하여 상기 입력 신호들을 서브-스트림 별로 검출한다. 상기 최적의 검출 순서는 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부에 의해 결정된다. 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부는 상기 최적의 검출 순서를 결정하기 위해 사용 가능한 모든 검출 순서들을 순차적으로 입력 받는다. 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부는 특정 검출 순서가 입력되면, 상기 검출 순서를 상기 <수학식 7>과 <수학식 8>에 적용한다. 상기 <수학식 7>과 상기 <수학식 8>은 상기 도 2에서 보이고 있는 수학식과 일치한다. 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부는 상기 입력된 검출 순서에 입각하여 상기 <수학식 3>에 의해 각 채널(또는 송신 안테나) 별 유효 SIR들을 계산한다. 그리고 상기 입력된 검출 순서에 입각하여 각 채널(또는 송신 안테나) 별로의 비트 로딩을 계산한다. 상기 비트 로딩은 상기 채널(또는 송신 안테나) 별로 사용될 변조방식에 해당한다.
상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부에 의해 각 검출 순서별로 계산된 유효 SIR과 비트 로딩에 대한 일 예를 상기 도 2에서 보이고 있다. 상기 도 2에서 검출 순서 필드에 괄호 내에 표기된 숫자는 송신 안테나의 인덱스에 해당한다. 첫 번째 검출 순서는 첫 번째 송신 안테나가 선택된 후 두 번째 송신 안테나를 선택하는 것이며, 두 번째 검출 순서는 두 번째 송신 안테나가 선택된 후 첫 번째 송신 안테나가 선택되는 것이다. 유효 SIR 필드에 있어 괄호 내의 값은 해당 검출 순서에 의해 측정된 각 송신 안테나 별 유효 SIR들을 보이고 있다. 비트 로딩 필드에서 M₁₁은 첫 번째 송신 안테나에서 첫 번째 수신 안테나로 연결되는 채널에 대한 비트 로딩 값을 나타내며, M₁₂는 두 번째 송신 안테나에서 첫 번째 수신 안테나로 연결되는 채널에 대한 비트 로딩 값을 나타낸다. 한편 M₂₂는 두 번째 송신 안테나에서 두 번째 수신 안테나로 연결되는 채널에 대한 비트 로딩 값을 나타내며, M₂₁은 첫 번째 송신 안테나에서 두 번째 수신 안테나로 연결되는 채널에 대한 비트 로딩 값을 나타낸다.Referring to FIG. 2, the signals received through the plurality of antennas are input to the V-BLAST unit. The V-BLAST unit detects the input signals for each sub-stream using the V-BLAST technique in an optimal order of detection. The optimal detection order is determined by the effective SIR and bit loading calculator. The effective SIR and bit loading calculation unit sequentially receives all the detection orders available for determining the optimal detection order. When a specific detection order is input, the valid SIR and bit loading calculation unit applies the detection order to Equations 7 and 8. Equations 7 and 8 correspond to Equations shown in FIG. The effective SIR and bit loading calculator calculates effective SIRs for each channel (or transmit antenna) by Equation 3 based on the input detection order. The bit loading for each channel (or transmit antenna) is calculated based on the input detection order. The bit loading corresponds to a modulation scheme to be used for each channel (or transmit antenna).
An example of the effective SIR and the bit loading calculated for each detection order by the effective SIR and the bit loading calculation unit is shown in FIG. 2. In FIG. 2, the number indicated in parentheses in the detection order field corresponds to the index of the transmitting antenna. The first detection order is to select the second transmit antenna after the first transmit antenna is selected, and the second detection order is to select the first transmit antenna after the second transmit antenna is selected. Values in parentheses in the effective SIR field show the effective SIRs for each transmit antenna measured by the corresponding detection order. In the bit loading field, M ₁₁ represents the bit loading value for the channel from the first transmit antenna to the first receive antenna, and M ₁₂ represents the bit loading value for the channel from the second transmit antenna to the first receive antenna. Indicates. Meanwhile, M ₂₂ represents a bit loading value for a channel connected from a second transmit antenna to a second receive antenna, and M ₂₁ represents a bit loading value for a channel connected from a first transmit antenna to a second receive antenna.

상기 비트 로딩을 통해 획득된 비트 로딩 패턴은 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부로부터 출력된다. 또한 상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부는 모든 검출 순서 별로 각 채널(또는 송신 안테나)들에 대한 유효 SIR과 변조방식을 상기 <수학식 7>에 적용함으로써, 최적의 검출 순서를 결정한다.
The bit loading pattern obtained through the bit loading is output from the valid SIR and bit loading calculation unit. In addition, the effective SIR and the bit loading calculation unit determine the optimal detection order by applying the effective SIR and modulation scheme for each channel (or transmit antenna) for each detection order to Equation (7).

C. 최적의 검출 순서를 결정하기 위한 실시 예C. Example for Determining Optimal Detection Order

이하 전술한 본 발명에 대해 임의의 실험치를 대입한 실시 예에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이때 두 개의 송신 안테나들과 두 개의 수신 안테나들에 의해 형성되는 네 개의 채널들을 가정하기로 한다. 예를 들어 2×2 채널들 각각의 채널 행렬들이 하기 <수학식 9>와 <수학식 10>과 같이 주어진다고 가정하자.Hereinafter, an embodiment in which an arbitrary experimental value is substituted for the present invention will be described. In this case, assume four channels formed by two transmit antennas and two receive antennas. For example, suppose that the channel matrices of each of the 2 × 2 channels are given by Equations 9 and 10 below.

상기 <수학식 9>와 상기 <수학식 10>으로써 보이고 있는 두 가지 예들(case 1, case 2)은 서로 다른 채널 환경에서의 채널 행렬들을 가정하고 있다. 전술한 상 황에서의 가능한 검출 순서는 2가지가 존재한다. 즉 순방향 순서 검출과 역방향 순서 검출이 존재한다. 상기 순방향 순서 검출은 첫 번째 송신 안테나로부터의 신호에 의해 측정한 유효 SIR과 두 번째 송신 안테나로부터의 신호에 의해 측정한 유효 SIR 중 큰 값을 가지는 송신 안테나를 먼저 선택하는 것이다. 상기 역방향 순서 검출은 첫 번째와 두 번째 송신 안테나들로부터의 신호들에 의해 측정한 유효 SIR들 중 작은 값을 가지는 송신 안테나를 선택하는 것이다.The two examples (case 1 and case 2) shown in Equations 9 and 10 assume channel matrices in different channel environments. There are two possible detection orders in the above situation. That is, forward order detection and reverse order detection exist. The forward order detection is to first select a transmit antenna having a larger value between an effective SIR measured by a signal from a first transmit antenna and an effective SIR measured by a signal from a second transmit antenna. The reverse order detection is to select a transmit antenna having a smaller value among the valid SIRs measured by the signals from the first and second transmit antennas.

상기 <수학식 9>에서 보이고 있는 첫 번째 케이스의 채널 행렬에 의해 순방향 순서 검출을 수행하는 경우에 있어서의 동작을 하기 <표 1>을 참조하여 설명하면, 처음 단계에서 첫 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.0912"로 측정된다. 두 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.048"로 측정되었다. 상기 두 개의 유효 SIR들 중 큰 유효 SIR을 나타내는 첫 번째 송신 안테나에 해당하는 채널을 선택한다. 그리고 두 번째 단계에서는 상기 첫 번째 송신 안테나로부터의 신호를 제거한 후 상기 두 번째 송신 안테나로부터의 신호에 의한 유효 SIR을 구한다. 이렇게 구하여진 유효 SIR이 "0.6463"이다. 이렇게 구한 각 채널 별 유효 SINR에 대해 총 비트가 4비트가 되도록 비트 로딩을 통한 비트 할당을 하면, 상기 두 채널들에 대해 각각 2비트가 할당이 된다.The operation in the case of performing forward order detection by the channel matrix of the first case shown in Equation 9 will be described with reference to Table 1 below. The effective SIR is measured as "0.0912". Corresponding to the second transmit antenna, the effective SIR was measured as "0.048". Among the two valid SIRs, a channel corresponding to a first transmit antenna indicating a large effective SIR is selected. In the second step, the signal from the first transmit antenna is removed and the effective SIR obtained by the signal from the second transmit antenna is obtained. The effective SIR thus obtained is "0.6463". When bit allocation is performed through bit loading so that the total bit becomes 4 bits for the effective SINR for each channel, the 2 bits are allocated to the two channels.

상기 <수학식 9>에서 보이고 있는 첫 번째 케이스의 채널 행렬에 의해 역방향 순서 검출을 수행하는 경우에 있어서의 동작을 하기 <표 1>을 참조하여 설명하면, 처음 단계에서 첫 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.0912"로 측정된다. 두 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.048"로 측정되었다. 이는 순방향 순서 검출에서와 동일하다. 상기 두 개의 유효 SIR들 중 작은 유효 SIR을 나타내는 두 번째 송신 안테나에 해당하는 채널을 선택한다. 그리고 두 번째 단계에서는 상기 두 번째 송신 안테나로부터의 신호를 제거한 후 상기 첫 번째 송신 안테나로부터의 신호에 의한 유효 SIR을 구한다. 이렇게 구하여진 유효 SIR이 "1.2343"이다. 이렇게 구한 각 채널 별 유효 SINR들에 의하면, 총 SIR은 순방향 순서 검출에 비하여 클 것이다. 상기 순방향 순서 검출에 의한 총 SIR은 "0.0912 + 0.6463 = 0.7375"이며, 역방향 순서 검출에 의한 총 SIR은 "0.048 + 1.2343 = 1.2823"이다. 하지만 상기 유효 SIR들(0.0912, 0.6463, 0.048, 1.2343) 중 가장 큰 SIR(1.2343)은 역방향 순서 검출에 의한 것이고, 상기 유효 SIR들(0.0912, 0.6463, 0.048, 1.2343) 중 가장 작은 SIR(0.048) 또한 역방향 순서 검출에 의한 것이다. 상기 역방향 순서 검출에 의해 구한 각 채널들의 유효 SIR들에 대해 총 비트가 4비트가 되도록 비트 할당을 하면, 상대적으로 큰 SIR을 가지는 채널(첫 번째 송신 안테나)에 대해 4비트가 할당이 된다. 그리고 상대적으로 작은 SIR을 가지는 채널(두 번째 송신 안테나)에는 제로 비트(zero bit)가 할당된다.Operation in the case of performing reverse order detection by the channel matrix of the first case shown in Equation (9) will be described with reference to Table 1 below. The effective SIR is measured as "0.0912". Corresponding to the second transmit antenna, the effective SIR was measured as "0.048". This is the same as in forward order detection. Among the two valid SIRs, a channel corresponding to a second transmit antenna representing a small effective SIR is selected. In the second step, the effective SIR by the signal from the first transmit antenna is obtained after removing the signal from the second transmit antenna. The effective SIR thus obtained is "1.2343". According to the effective SINRs for each channel, the total SIR will be larger than the forward order detection. The total SIR by forward order detection is "0.0912 + 0.6463 = 0.7375" and the total SIR by reverse order detection is "0.048 + 1.2343 = 1.2823". However, the largest SIR (1.2343) of the valid SIRs (0.0912, 0.6463, 0.048, 1.2343) is due to reverse order detection, and the smallest SIR (0.048) of the valid SIRs (0.0912, 0.6463, 0.048, 1.2343) is also used. This is due to reverse order detection. If a bit is allocated such that a total bit becomes 4 bits for the effective SIRs of the channels obtained by the reverse order detection, 4 bits are allocated to a channel having a relatively large SIR (the first transmitting antenna). A zero bit is allocated to a channel (second transmit antenna) having a relatively small SIR.

상기 <수학식 10>에서 보이고 있는 두 번째 케이스의 채널 행렬에 의해 순방향 순서 검출을 수행하는 경우에 있어서의 동작을 하기 <표 1>을 참조하여 설명하면, 처음 단계에서 첫 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.1069"로 측정된다. 두 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.4060"으로 측정되었다. 상기 두 개의 유효 SIR들 중 큰 유효 SIR을 나타내는 두 번째 송신 안테나에 해당하는 채널을 선택한다. 그리고 두 번째 단계에서는 상기 두 번째 송신 안테나로부터의 신호를 제거한 후 상기 첫 번째 송신 안테나로부터의 신호에 의한 유효 SIR을 구한다. 이렇게 구하여진 유효 SIR이 "0.7593"이다. The operation in the case of performing forward order detection by the channel matrix of the second case shown in Equation 10 will be described with reference to Table 1 below. The effective SIR is measured as "0.1069". Corresponding to the second transmit antenna, the effective SIR was measured as "0.4060". Among the two valid SIRs, a channel corresponding to a second transmit antenna indicating a large effective SIR is selected. In the second step, the effective SIR by the signal from the first transmit antenna is obtained after removing the signal from the second transmit antenna. The effective SIR thus obtained is "0.7593".

상기 <수학식 10>에서 보이고 있는 두 번째 케이스의 채널 행렬에 의해 역방향 순서 검출을 수행하는 경우에 있어서의 동작을 하기 <표 1>을 참조하여 설명하면, 처음 단계에서 첫 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.1069"로 측정된다. 두 번째 송신 안테나에 대응하여서는 유효 SIR이 "0.4060"로 측정되었다. 이는 순방향 순서 검출에서와 동일하다. 따라서 상기 두 개의 유효 SIR들 중 작은 유효 SIR을 나타내는 첫 번째 송신 안테나에 해당하는 채널을 선택한다. 그리고 두 번째 단계에서는 상기 첫 번째 송신 안테나로부터의 신호를 제거한 후 상기 두 번째 송신 안테나로부터의 신호에 의한 유효 SIR을 구한다. 이렇게 구하여진 유효 SIR이 "2.8837"이다. 이렇게 구한 각 채널 별 유효 SINR들에 대해 총 비트가 4비트가 되도록 비트 할당을 하면, 상대적으로 큰 SIR을 가지는 채널에는 3비트가 할당이 되고 상대적으로 작은 SIR을 가지는 채널에는 1비트가 할당 된다. 전술한 바와 같이 기존의 기법들은 두 가지 채널들에 대해 모두 동일한 방식으로 검출 순서를 찾고 비트를 할당하여 전송하게 된다. The operation in the case of performing reverse order detection by the channel matrix of the second case shown in Equation 10 will be described with reference to Table 1 below. The effective SIR is measured as "0.1069". Corresponding to the second transmit antenna, the effective SIR was measured as "0.4060". This is the same as in forward order detection. Therefore, a channel corresponding to the first transmit antenna representing the smallest effective SIR among the two valid SIRs is selected. In the second step, the signal from the first transmit antenna is removed and the effective SIR obtained by the signal from the second transmit antenna is obtained. The effective SIR thus obtained is "2.8837". If a bit is allocated such that the total bits are 4 bits for each channel's effective SINRs, 3 bits are allocated to a channel having a relatively large SIR, and 1 bit is allocated to a channel having a relatively small SIR. As described above, the conventional techniques find the detection order in the same manner for both channels, allocate bits, and transmit the same.

본 발명의 실시 예를 적용하게 되면, 순방향 순서 검출에 의해 구하여지는 기준 값들(proposed criterion) 중 작은 값과 역방향 순서 검출에 의해 구하여진 기준 값 중 작은 값을 비교하여 큰 값에 대응하는 검출 순서를 선택한다. 예컨대 하기 <표 1>을 참조하면, case 1에 있어서 순방향 순서 검출에 의해 획득된 기준 값들은 첫 번째와 두 번째 송신 안테나들 각각에 대응하여 "0.0456", "0.0473"이 된다. 한편 역방향 순서 검출에 의해 획득된 기준 값들은 첫 번째와 두 번째 송신 안테나들 각각에 대응하여 "No Trans", "0.1234"가 된다. 따라서 순방향 순서 검출에서는 작은 기준 값인 "0.0456"이 선택되고, 역방향 순서 검출에서는 작은 기준 값인 "0.1234"가 선택된다. 그 후 상기 두 개의 작은 값들을 비교하여 상대적으로 큰 기준 값인 "0.1234"를 선택한다. 따라서 상기 case 1에서는 상기 "0.1234"를 기준 값으로 포함하는 역방향 순서 검출을 최적의 검출 순서로 선택한다. 상기 case 1에서의 상기 순방향 순서 검출과 상기 역방향 순서 검출에 대해 평균 오차확률을 구하여보면, 하기 <표 1>에서 보이고 있는 바와 같이 역방향 순서 검출 기법이 적은 오차확률(0.0571)을 가짐을 알 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a detection sequence corresponding to a large value is compared by comparing a smaller value among the proposed criterion obtained by the forward order detection with a smaller value among the reference values obtained by the reverse order detection. Choose. For example, referring to Table 1 below, reference values obtained by forward order detection in case 1 become "0.0456" and "0.0473" corresponding to each of the first and second transmit antennas. On the other hand, the reference values obtained by reverse order detection become "No Trans" and "0.1234" corresponding to each of the first and second transmit antennas. Therefore, in the forward order detection, a small reference value "0.0456" is selected, and in the reverse order detection, a small reference value "0.1234" is selected. The two smaller values are then compared to select a relatively large reference value of "0.1234". Accordingly, in case 1, reverse order detection including “0.1234” as a reference value is selected as an optimal detection order. By calculating the average error probability for the forward order detection and the reverse order detection in case 1, it can be seen that the reverse order detection technique has a small error probability (0.0571) as shown in Table 1 below. .

다른 예로써 하기 <표 1>을 참조하면, case 2에 있어서 순방향 순서 검출에 의해 획득된 기준 값들은 첫 번째와 두 번째 송신 안테나들 각각에 대응하여 "0.1015", "0.0829"가 된다. 한편 역방향 순서 검출에 의해 획득된 기준 값들은 첫 번째와 두 번째 송신 안테나들 각각에 대응하여 "0.0534", "0.2112"가 된다. 따라서 순방향 순서 검출에서는 작은 기준 값인 "0.0829"가 선택되고, 역방향 순서 검출에서는 작은 기준 값인 "0.0534"가 선택된다. 그 후 상기 두 개의 작은 값들을 비교하여 상대적으로 큰 기준 값인 "0.0829"를 선택한다. 따라서 상기 case 2에서는 상기 "0.0829"를 기준 값으로 포함하는 순방향 순서 검출을 최적의 검출 순서로 선택한다. 상기 case 2에서의 상기 순방향 순서 검출과 상기 역방향 순서 검출에 대해 평균 오차확률을 구하여보면, 하기 <표 1>에서 보이고 있는 바와 같이 순방향 순서 검출 기법이 적은 오차확률(0.0373)을 가짐을 알 수 있다. As another example, referring to Table 1 below, reference values obtained by forward order detection in case 2 are “0.1015” and “0.0829” corresponding to each of the first and second transmit antennas. On the other hand, the reference values obtained by reverse order detection become "0.0534" and "0.2112" corresponding to each of the first and second transmit antennas. Therefore, in the forward order detection, a small reference value "0.0829" is selected, and in the reverse order detection, a small reference value "0.0534" is selected. The two smaller values are then compared to select a relatively large reference value of "0.0829". Therefore, in case 2, forward order detection including “0.0829” as a reference value is selected as an optimal detection order. By calculating the average error probability for the forward order detection and the reverse order detection in case 2, it can be seen that the forward order detection technique has a small error probability (0.0373) as shown in Table 1 below. .

기존 기법과 본 발명에서 제안한 기법의 동작 원리를 보이고 있는 하기 <표 1>을 통해서는 앞서 예시한 바를 알 수 있다.Existing techniques and the operating schemes of the techniques proposed by the present invention can be seen through the following Table 1 below.

그러나 본 발명에서 제안된 기법에서는 전송이 없는 경우를 제외하고, 상기 <수학식 8>)에 근거하여 검출 순서를 선택할 수 있다. 이 경우 상기 case 1의 채널에서는 역방향 순서가 선택이 되고, 상기 case 2의 채널에서는 순방향 순서가 선택 되어 기존의 기법 보다 적은 오차확률을 나타낸다. However, in the scheme proposed in the present invention, except for the case where there is no transmission, the detection order may be selected based on Equation 8). In this case, the reverse order is selected in the channel of case 1, and the forward order is selected in the channel of case 2, which shows less error probability than the conventional scheme.

이하 소정의 실험 환경을 설정하여 본 발명에서 제안하고 있는 기법에 의한 실험 결과에 대해 살펴보도록 한다.Hereinafter, the experimental results by setting the predetermined experimental environment will be described.

하기 <표 2>에서는 실험 환경을 보이고 있다.Table 2 shows the experimental environment.

Bit loading AlgorithmBit loading algorithm Chow's algorithmChow's algorithm ModulationModulation No Trans. BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAMNo Trans. BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM DetectionDetection ZF-SICZF-SIC Antenna ConfigurationAntenna Configuration 2by2, 3by32by2, 3by3 Channel ModelChannel Model Rayleigh flat fadingRayleigh flat fading

본 실험에서는 각 채널 당 동일 전력을 할당하고, 적응 변조방식을 이용하는 경우를 고려하였고, 상기 <표 2>로 주어진 환경에서 실험을 행하였다. 도 3은 상기 <표 2>의 실험 환경에서 적응 변조방식을 적용한 2*2 SM-MIMO 시스템에서 검출 순서에 따른 비트 오차 확률을 보이고 있다. 도 4는 적응 변조방식을 적용한 3*3 SM-MIMO 시스템에서 검출 순서에 따른 비트 오류 확률을 보이고 있다. 상기 도 3과 상기 도 4를 통해 본 발명에서 제안된 기법이 평균 오차확률을 최소화하는 최적 순서 기법과 거의 동일함을 확인 할 수 있다.In this experiment, the same power is allocated to each channel and the case of using an adaptive modulation scheme is considered. The experiment was performed in the environment given in Table 2 above. FIG. 3 shows the bit error probability according to the detection order in the 2 * 2 SM-MIMO system to which the adaptive modulation scheme is applied in the experimental environment of Table 2. FIG. 4 illustrates bit error probabilities according to the detection order in a 3 * 3 SM-MIMO system using an adaptive modulation scheme. 3 and 4, it can be seen that the proposed method of the present invention is almost the same as the optimal ordering technique for minimizing the average error probability.

또한 오차확률 10^-3을 기준으로 2*2 안테나인 경우에 기존의 기법에 비해 제안된 기법이 약 3 dB 이득이 있고, 3*3 안테나인 경우에 기존의 기법에 비해 제안된 기법이 약 2 dB 이득이 있음을 알 수 있다. 상기 3*3인 경우에 탐색 수를 줄이기 위하여 순방향 순서와 역방향 순서만을 고려할 경우 풀-탐색을 한 것에 비한 성능은 떨어진다. 하지만 기존의 기법에 비하여 약 1.3dB정도의 SNR 이득을 볼 수 있다.
Also, in case of 2 * 2 antennas based on error probability 10 ^-3 , the proposed scheme gains about 3 dB compared to the conventional scheme, and in case of 3 * 3 antennas, the proposed scheme is about 2 dB. It can be seen that there is a dB gain. In the case of 3 * 3, when only forward order and reverse order are considered in order to reduce the number of searches, the performance is lower than that of the full search. However, the SNR gain is about 1.3dB compared to the conventional technique.

전술한 바와 같이 본 발명은 동일 전력에 적응 변조기법만을 갖는 시스템에서 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 유효 SINR의 곱이 최소인 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택한다. 따라서 평균 오차확률을 최소화함으로써, 시스템의 성능을 향상시키는 효과를 가진다. 즉 본 발명에서는 비트 로딩 알고리즘에 상관없이 오차 확률을 줄일 수 있는 검출순서를 결정할 수 있으며, 적은 연산량으로 오차 확률 측면에서 최적의 기법과 동일한 성능을 보일 수 있다. As described above, the present invention selects a detection order of maximizing a channel having a minimum product of the effective SINR and the minimum symbol distance for each modulation scheme in a system having only the adaptive power modulation technique at the same power. Therefore, by minimizing the average error probability, it has the effect of improving the performance of the system. That is, the present invention can determine the detection order to reduce the error probability irrespective of the bit loading algorithm, and can exhibit the same performance as the optimal technique in terms of the error probability with a small amount of computation.

Claims

복수의 안테나들 별로 동일한 전력과 적응적 변조방식을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서, 오차 확률이 최소가 되도록 하는 검출 순서 결정방법에 있어서,In a spatial multiplexing multiple input multiple output system using the same power and adaptive modulation method for a plurality of antennas, in the detection order determination method to minimize the error probability,

모든 가능한 검출 순서들 각각에 대해 채널 별 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비들을 구하는 과정과,Obtaining effective signal to interference pulse noise ratios per channel for each of all possible detection sequences;

상기 검출 순서들 중 비트 할당을 통해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 상기 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비의 곱이 최소가 되는 채널이 최대가 되도록 하는 검출 순서를 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.Selecting a detection order such that a channel having a minimum product of the minimum symbol distance for each modulation scheme and the product of the effective signal to interference pulse noise ratio is maximized through bit allocation among the detection orders; Way.

제1항에 있어서, 상기 검출 순서의 선택은 하기 <수학식 11>에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 상기 방법.The method as claimed in claim 1, wherein the detection order is selected by Equation 11 below.

여기서, i는 검출 순서의 인덱스이고, k는 송신 안테나의 인덱스이며, g_M은 변조기법에 따라 주어지는 최소 심볼 거리에 해당하는 상수이며, γ은 채널에 의한 신호대 간섭비이며, r은 제로 비트가 할당되지 않는 채널의 수임.Where i is the index of the detection order, k is the index of the transmit antenna, g _M is a constant corresponding to the minimum symbol distance given by the modulation scheme, γ is the signal-to-interference ratio by the channel, and r is the zero bit Number of channels not allocated.

제2항에 있어서, 상기 안테나의 수가 증가하면, 상기 검출 순서들 중 순방향 순서와 역방향 순서에 대해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 상기 유효 신호대 간섭 잡음비의 곱이 최소가 되는 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택함을 특징으로 하는 상기 방법.The detection order of claim 2, wherein when the number of antennas increases, a detection order of maximizing a channel in which a minimum symbol distance for each modulation scheme and a product of the effective signal-to-interference noise ratio is minimum for a forward order and a reverse order among the detection orders The method of selecting a.

복수의 안테나들 별로 동일한 전력과 적응적 변조방식을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서, 오차 확률이 최소화가 되도록 신호를 수신하는 장치에 있어서,In a spatial multiplexed multiple input multiple output system using the same power and adaptive modulation method for a plurality of antennas, in the apparatus for receiving a signal to minimize the error probability,

모든 가능한 검출 순서들을 순차적으로 입력하고, 상기 입력된 검출 순서에 의해 각 송신 안테나별로의 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비들을 구하고, 상기 검출 순서들 중 비트 할당을 통해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 상기 유효 신호 대 간섭 펄스 잡음 비의 곱이 최소가 되는 채널이 최대가 되도록 하는 검출 순서를 선택하는 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부와,Sequentially input all possible detection orders, obtain effective signal-to-interference pulse noise ratios for each transmit antenna according to the input detection order, and use the bit allocation of the detection orders to determine the minimum symbol distance for each modulation scheme and the An effective SIR and bit loading calculation section for selecting a detection order such that a channel having a minimum product of an effective signal to interference pulse noise ratio is maximized;

상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부에 의해 선택된 검출 순서에 의해 복수의 수신 안테나들을 통해 신호를 수신하는 V-BLAST부를 포함하는 신호 수신장치.And a V-BLAST unit for receiving signals through a plurality of receive antennas in a detection order selected by the effective SIR and bit loading calculator.

제4항에 있어서, 상기 검출 순서의 선택은 하기 <수학식 12>에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 신호 수신장치.The signal receiving apparatus according to claim 4, wherein the detection order is selected by Equation 12 below.

여기서, i는 검출 순서의 인덱스이고, k는 송신 안테나의 인덱스이며, g_M은 변조기법에 따라 주어지는 최소 심볼 거리에 해당하는 상수이며,

은 채널에 의한 신호대 간섭비이며, r은 제로 비트가 할당되지 않는 채널의 수임.Where i is the index of the detection order, k is the index of the transmit antenna, g _M is a constant corresponding to the minimum symbol distance given by the modulation technique,

Is the signal-to-interference ratio by the channel, and r is the number of channels that are not assigned zero bits.

제5항에 있어서, 상기 송신 안테나의 수가 증가하면, 상기 검출 순서들 중 순방향 순서와 역방향 순서에 대해 각 변조방식 별 최소 심볼 거리와 상기 유효 신호대 간섭 잡음비의 곱이 최소가 되는 채널을 최대로 하는 검출 순서를 선택함을 특징으로 하는 상기 방법.6. The method of claim 5, wherein when the number of transmitting antennas is increased, detection of maximizing a channel at which the product of the minimum symbol distance for each modulation scheme and the effective signal-to-interference noise ratio is minimum for the forward order and the reverse order of the detection orders The method of selecting a sequence.

복수의 안테나들 별로 동일한 전력과 적응적 변조방식을 사용하는 공간 다중화 다중 입력 다중 출력 시스템에서, 오차 확률이 최소화가 되도록 하는 검출 순서 결정방법에 있어서,In a spatial multiplexing multiple input multiple output system using the same power and adaptive modulation method for a plurality of antennas, in the detection order determination method to minimize the probability of error,

모든 가능한 검출 순서들 각각에 대해 각 송신 안테나들 별로의 기준 값을 하기 <수학식 13>에 의해 계산하는 과정과,Calculating a reference value for each transmit antenna for each of all possible detection sequences by Equation (13),

상기 각 검출 순서들에 대해 송신 안테나별로 계산된 기준 값들 중 가장 작은 기준 값을 선택하는 과정과,Selecting the smallest reference value among the reference values calculated for each transmitting antenna for each detection order;

상기 각 검출 순서들에 대응하여 선택된 기준 값들 중 가장 큰 기준 값을 선택하는 과정과,Selecting the largest reference value among the selected reference values corresponding to each of the detection orders;

상기 선택된 가장 큰 기준 값이 획득된 검출 순서를 최종 검출 순서로 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.And determining the detection order in which the selected largest reference value is obtained as the final detection order.

모든 가능한 검출 순서들 각각에 대해 각 송신 안테나들 별로의 기준 값을 하기 <수학식 14>에 의해 계산하고, 상기 각 검출 순서들에 대해 송신 안테나별로 계산된 기준 값들 중 가장 작은 기준 값을 선택한 후 상기 각 검출 순서들에 대응하여 선택된 기준 값들 중 가장 큰 기준 값을 획득하게 된 검출 순서를 최종 검출 순서로 결정하는 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부와,For each of the possible detection sequences, a reference value for each transmit antenna is calculated by Equation 14 below, and after selecting the smallest reference value among the reference values calculated for each transmit antenna for each of the detection sequences, An effective SIR and bit loading calculator configured to determine, as a final detection order, a detection order for obtaining the largest reference value among the reference values selected corresponding to the detection orders;

상기 유효 SIR 및 비트 로딩 계산부에 의해 결정된 검출 순서에 의해 복수의 수신 안테나들을 통해 신호를 수신하는 V-BLAST부를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.And a V-BLAST unit for receiving a signal through a plurality of receive antennas in a detection order determined by the effective SIR and bit loading calculator.